(57)【要約】【課題】空気力学的な力を受けにくいタービンエンジンのアッセンブリを付与する。【解決手段】タービンエンジンノズル１２０のアッセンブリは、上流側フラップと、軸５０２を中心に相対的に回転するように、上流側フラップに旋回可能に連結された下流側フラップ２６と、伸縮性の第１のモード支柱１２６および第２のモード支柱１２４と、を備える。連結機構部が、フラップに連結され、多数のスロート面積状態の間でノズルを作動させる。第１のモード支柱１２６および第２のモード支柱１２４は、第１および第２の状態にある下流側のフラップの回転を、それぞれ制御する。このノズルアッセンブリにより、フラップの角度を適切に変更し、低モードの減少した感度が実現される。さらに、このアッセンブリにより、負荷および疲労が減少するとともに、空気力学的な損失が減少し、推力が増す。【選択図】図４
2006189032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側フラップ（２２）と、
ヒンジ軸（５０２）を中心に相対的に回転するように前記上流側フラップに旋回可能に連結された下流側フラップ（２６）と、
前記上流側フラップおよび前記下流側フラップの少なくとも一方に連結され、スロート（４０）面積の複数の状態の間で前記上流側フラップおよび前記下流側を駆動させるアクチュエータ連結機構部（７０）と、
第１の方向における前記下流側フラップの回転を制限する第１のモード支柱（１２６）と、
第１の方向と反対の第２の方向における前記下流側フラップの回転を制限する第２のモード支柱（１２４）と、
を備えるタービンエンジンノズル（１２０）アッセンブリ。
【請求項２】
前記アクチュエータ連結機構部が、前記下流側フラップの前方半分に沿って前記下流側フラップに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項３】
前記第１のモード支柱（１２６）が、第１の境界を超えた伸長に抵抗することにより、前記第１の方向における前記下流側フラップ（２６）の回転を制限する伸縮可能部分（１４０，１４２）を有し、
前記第２のモード支柱（１２４）が、第２の境界を超えた収縮に抵抗することにより、前記第２の方向における前記下流側フラップ（２６）の回転を制限する伸縮可能部分（１２８，１３０）を有することを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項４】
前記第１のモード支柱（１２６）が、
前記アクチュエータ連結機構部に連結された第１の部分（１５０）と、
静止構造物（６６）に連結され、前記アクチュエータ連結機構部を迂回する第２の部分（１４４）と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項５】
前記第１のモード支柱（１２６）が、
近接リンク（１４４）と、
伸縮性の遠位リンク（１４０，１４２）と、を有し、
前記近接リンク（１４４）が、
静止構造物に旋回可能に連結された近接端部と、
遠位端部と、を有し、
前記伸縮性の遠位リンク（１４０，１４２）が、
前記近接リンクの遠位端部に旋回可能に連結された近接端部と、
前記下流側フラップに旋回可能に連結された遠位端部と、を有し、
前記第２のモード支柱（１２４）が、
前記静止構造物に旋回可能に連結された近接端部と、
前記下流側フラップに旋回可能に連結された遠位端部と、
を有する伸縮性リンク（１２８，１３０）を有することを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項６】
静止構造物（６０）と、
複数のフラップサブアッセンブリと、
高モード“出口面積／ジェット面積”比に比べて、ジェット面積の変更に対する感度が低い低モード“出口面積／ジェット面積”比を付与する手段（１２４，１２６）と、
を備え、
前記複数のフラップサブアッセンブリが、
前記静止構造物に旋回可能に連結されるとともに、前記静止構造物に対して実質的に固定された軸を中心に相対的に回転する上流側フラップ（２２）と、
前記上流側フラップに旋回可能に連結されるとともに、ヒンジ軸（５０２）を中心に相対的に回転する下流側フラップ（２６）と、
を備えるタービンエンジンノズル。
【請求項７】
前記複数のフラップサブアッセンブリが、エンジンの中心線（５００）に対して軸対称に配置され、
関節動作が、前記フラップアッセンブリの各々に対して同時に起こり、
前記フラップアッセンブリの各々が、前記下流側フラップに旋回可能に連結された外部フラップをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のノズル。
【請求項８】
前記手段が、
伸縮性の引張側ストッパ部材（１４０，１４２）と、
前記静止構造物および前記下流側フラップの少なくとも一方に、前記ストッパ部材を旋回可能に連結する連結リンク（１４４）と、
前記連結リンクと前記ストッパ部材との間の角度を制御するように、前記ストッパ部材および前記連結リンクの少なくとも一方に連結されたガイドリンク（１５０）と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のノズル。
【請求項９】
収縮フラップ（２２）、拡散フラップ（２６）および連結機構部（７０）を備える第１のノズルサブアッセンブリを有するタービンエンジンに後付け、または再構成する方法であって、
前記方法が、第２のサブアッセンブリを取り付け、または構成することを含み、
第２のサブアッセンブリは、
任意選択で前記収縮フラップと同じにし得る第２の収縮フラップ（２２）と、
任意選択で前記拡散フラップと同じにし得る第２の拡散フラップ（２６）と、
前記第１のノズルアッセンブリの前記連結機構部と１つまたは複数の構成部品を任意選択で共有するとともに、前記第２の拡散フラップの空気力学的に誘発されたモード変更関節動作を可能にするために前記第２の拡散スラップに連結された第２の連結機構部（７０）と、
を含み、
前記第２のサブアッセンブリの低モード“出口面積／ジェット面積”比が、前記第１のサブアッセンブリの低モード“出口面積／ジェット面積”比に比べ、ジェット面積の変更に対して感度が低いことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第２のサブアッセンブリの高モード“出口面積／ジェット面積”比が、前記第１のサブアッセンブリの高モード“出口面積／ジェット面積”比と、前記ジェット面積の機能として実質的に同等であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のサブアッセンブリの最大および最小ジェット面積における前記低モード“出口面積／ジェット面積”比は、前記第１のサブアッセンブリの最大および最小ジェット面積における低モード“出口面積／ジェット面積”比とそれぞれ実質的に同じであり、前記最大および最小ジェット面積が、前記第１および第２のサブアッセンブリにおいてそれぞれ実質的に同じであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記後付け、または再構成の前の状態では、前記エンジンは、前記静止構造物（６０）を前記下流側フラップ（２６）に連結する単一の第１のモード支柱（８８）を有し、
前記後付け、または再構成の後の状態では、前記エンジンが、前記静止構造物を前記第２の下流側フラップに連結する単一の第１のモード支柱（１２４）を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のノズルサブアッセンブリの周方向の列が、前記第２のノズルサブアッセンブリの周方向の列と交換されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記後付け、または再構成の前の状態では、前記拡散フラップの下流側部分が、低モードおよび高モードの両方の単一のヒンジ軸を有し、
前記後付け、または再構成の後の状態では、前記第２の拡散フラップの下流側部分が、高モードのヒンジ軸および異なった低モードのヒンジ軸を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記単一のヒンジ軸が、前記高モードのヒンジ軸と一致し、前記低モードのヒンジ軸が、前記高モードのヒンジ軸の下流側および半径方向内側にあることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンに関し、特に、タービンエンジンの可変スロート排気ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン排気ノズルに関する十分に発達した分野が存在する。種々のノズル構造においては、ペアの相対的なヒンジ式フラップ、つまり上流側の収縮（コンバージェント）フラップおよび下流側の拡張（ダイバージェント）フラップを備える。軸対称ノズルは、このようなペアのフラップを環状の列に配置している場合がある。例示的なノズルは、特許文献１〜３に開示されている。
【特許文献１】米国特許第３，７３０，４３６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７９７，５４４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３９８，１２９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
したがって、本発明の一態様は、タービンエンジンノズルのサブアッセンブリを含む。下流側フラップは、ヒンジ軸を中心に相対的に回転するように、上流側フラップに旋回可能に連結される。アクチュエータ連結機構部は、スロート面積の複数の状態の間に上流側フラップおよび下流側フラップを動かすように、上流側フラップおよび下流側フラップの少なくとも一方に連結される。第１のモード支柱は、第１の方向における下流側フラップの回転を制限する。第２のモード支柱は、第１の方向と反対側の第２の方向における下流側フラップの回転を制限する。
【０００４】
種々の実施態様においては、下流側フラップの前方半分に沿って、アクチュエータ連結機構部を下流側フラップに連結してもよい。第１のモード支柱は、第１の境界を超える伸長に抵抗することにより、第１の方向への下流側フラップの回転を制限する伸縮性の部分を備えていてもよい。第２のモード支柱は、第２の境界を超える収縮に抵抗することにより、第２の方向への下流側フラップの回転を制限する伸縮性部分を備えていてもよい。第１のモード支柱は、アクチュエータ連結機構部に連結された第１の部分と、静止構造物に連結され、アクチュエータ連結機構部を迂回する第２の部分と、を備えていてもよい。第１のモード支柱は、近接リンクと、伸縮性の遠位リンクと、を備えていてもよい。近接リンクは、静止構造物に旋回可能に連結された近接端部と、遠位端部と、を備えていてもよい。遠位リンクは、近接リンクの遠位端部に旋回可能に連結された近接端部と、下流側フラップに旋回可能に連結された遠位端部と、を備えていてもよい。第２のモード支柱は、静止構造物に旋回可能に連結された近接端部と、下流側フラップに旋回可能に連結された遠位端部と、を有する伸縮性のリンクを備えていてもよい。
【０００５】
本発明の別の形態は、静止構造物および多数のフラップサブアッセンブリを有するタービンエンジンノズルに関する。各フラップサブアッセンブリは、上流側フラップおよび下流側フラップを有する。上流側フラップの各々は、静止構造物に対して実質的に固定された軸を中心に相対的に回転するように、静止構造物に旋回可能に連結されている。下流側フラップの各々は、ヒンジ軸を中心に回転するように、対応する上流側フラップに旋回可能に連結されている。高モード“出口面積／ジェット面積”比に比べ、ジェット面積の変更に対する感度が低い低モード“出口面積／ジェット面積”比を付与する手段を有する。
【０００６】
種々の実施態様においては、フラップサブアッセンブリは、エンジンの中心線を中心として軸対称に配置されていてもよい。関節動作は、各々のフラップサブアッセンブリに対して同時に起こってもよい。各々のフラップサブアッセンブリは、さらに下流側フラップに旋回可能に連結された外部フラップを備えていてもよい。上記の手段は、伸縮性のストッパ部材を備えていてもよい。連結リンクは、静止構造物および下流側フラップの少なくとも一方にストッパ部材を旋回可能に連結する。ガイドリンクは、ストッパ部材および連結リンクの少なくとも一方に連結され、連結リンクとストッパ部材との間の角度を制御する。
【０００７】
本発明の別の態様は、ガスタービンエンジンに後付けする（ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ：レトロフィットする）か、あるいはガスタービンエンジン構造を再構成する方法に関する。エンジンは、収縮フラップ、拡散フラップおよび連結機構部を有する第１のノズルサブアッセンブリを備えるか、あるいは備えていたものである。この方法には、第２のサブアッセンブリを組み込むこと、あるいは構成することが含まれる。第２のサブアッセンブリは、第２の収縮フラップ、第２の拡散フラップおよび第２の連結機構部を有する。任意選択で、第２の連結機構部は、第１のノズルサブアッセンブリの連結機構部と１つまたは複数の構成部品を共有してもよい。第２の拡散フラップの空気力学的に誘発されたモード変更関節動作を可能にするために、第２の連結機構部は、第２の拡散フラップに連結される。第２のサブアッセンブリの低モード“出口面積／ジェット面積”比は、第１のサブアッセンブリの低モード“出口面積／ジェット面積”比に比べ、ジェット面積の変更に対する感度が低い。
【０００８】
種々の実施態様においては、第２のサブアッセンブリの高モード“出口面積／ジェット面積”比は、第１の高モード“出口面積／ジェット面積”比と同様のジェット面積の機能を有する。第２のサブアッセンブリの最大および最小ジェット面積における低モード“出口面積／ジェット面積”比は、第１のサブアッセンブリの最大および最小ジェット面積における低モード“出口面積／ジェット面積”比のそれぞれと実質的に同じであってもよい。
最大および最小ジェット面積は、それぞれ第１および第２のサブアッセンブリにおいて実質的に同じである。後付け、あるいは再構成の前の状態で、エンジンまたは構造は、静止構造物を下流側フラップに連結する単一の第１のモード支柱を備えていてもよい。後付け、あるいは再構成の後の状態で、エンジンまたは構造は、静止構造物を下流側フラップに連結する第１および第２のモード支柱を備えていてもよい。収縮および拡散フラップは、第２の収縮および拡散フラップと同じであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１では、本発明の教示による再製造または再設計のための基準となるタービンエンジンノズル２０の一例が図示されている。例示的なノズル２０は、ノズル軸つまり中心線５００を中心にした、ペアになっている収縮／拡散フラップの軸対称に環状になっている列を備える。所定のフラップのペアは、上流側端部２３から下流側端部２４まで延びている上流側／前方の収縮フラップ２２と、上流側端部２７から下流側端部２８まで延びている下流側／後方の拡散フラップ２６と、を有する。収縮フラップの下流側端部２４および拡散フラップの上流側端部２７に隣接したヒンジ軸５０２を中心に相対的に動くヒンジ機構３０によって、これらのフラップは互いにヒンジ式に連結されている。
【００１０】
拡散フラップ２６の内側面は、上流側端部に近接した長手方向の凸面部４０と、凸面部４０の後方から下流側端部２８に向かって延びている長手方向に実質的に直線状の部分４２と、を有する。凸面部４０により、スロート半径ＲTを有するノズルの空気力学的スロート（すなわち、下流側フラップ２６に沿った最小の通路断面積の箇所）が形成される。直線状の部分４２により、排気口半径ＲOを有する排気口（または出口）が形成される。各々の収縮／拡散フラップのペアでは、ノズルが、さらに外部フラップ（図示せず）を備えていてもよい。外部フラップの外面は、航空機の機体周囲を通過する外部気流にさらされるノズルの外側の輪郭を形成する。
【００１１】
さらに、図１では、エンジン、航空機の機体または他の周囲の構造物にノズルを取り付けるノズル静止リング構造物６０が図示されている。固定された横軸５０３を中心に相対的に回転するように、収縮フラップ２２の上流側端部２３に隣接したヒンジ構造物が、収縮フラップ２２を静止リング構造物６０に旋回可能に連結する。同期リング６２は、静止リング構造物６０の内側後方部６４と外側後方部６６との間に取り付けられるとともに、アクチュエータ６８（例えば、空気圧式または油圧式アクチュエータ）により長手方向に往復直線運動する。図１の状態では、同期リング６２は、直進運動の範囲の中で最も前方／上流側に位置している。同期リングは、対応する連結機構部７０により、ペアのフラップの各々に連結されている。各連結機構部７０は、中央ベルクランク７２を含む。固定された横軸５０４を中心に相対的に回転するように、静止リング構造物の内側部分６４の後端部にあるベルクランクの支持部７４に、ヒンジ機構により中央ベルクランク７２は旋回可能に連結される。横軸５０４を中心とした回転範囲にわたりベルクランクを回転させるために、対応するＨ型リンク７６が、同期リングにベルクランクを連結している。Ｈ型リンク７６の前方端部は、同期リングとともに長手方向に移動する横軸５０６を中心に相対的に回転するように、ヒンジ機構により同期リング６２に旋回可能に連結されている。横軸５０６の線形移動に応じた、横軸５０４を中心とした円形の経路の弧に沿って動く横軸５０８を中心にして相対的に回転するように、Ｈ型リンク７６の後方端部は、ヒンジ機構によりベルクランク７２に旋回可能に連結されている。したがって、図１から分かるように、同期リング６２が後方／下流側へ移動すると、ベルクランク７２は、軸５０４を中心に時計回りに回転する。
【００１２】
ベルクランク７２の回転は、対応する一対のトランスファーリンク７８を介して、対応するフラップペアの関節部に伝わる。横軸５１０を中心にして相対的に回転するように、トランスファーリンク７８のペアの前方／上流側端部は、ベルクランクに旋回可能に連結されており、横軸５１０は、軸５０６の線形移動に応じて、軸５０４を中心とした円形の経路の弧に沿って移動する。トランスファーリンク７８の後方／下流側端部は、横軸５１２を中心に回転するように、拡散フラップ２６に旋回可能に連結されている。以下で説明するように、実施例における軸５１２の動きは、ベルクランクの回転および対応する静的なリングの位置により完全に決定されるわけではない。むしろ、軸５１２の動きは、他の力（具体的には、ノズルに対する内部および外部の相対圧力から生じる空気力学的な力）に影響される。実施例においては、軸５１２は、軸５０２の後方、かつ拡散フラップの上流側端部と下流側端部との間の範囲の前方半分に沿って位置している。
【００１３】
例示的なノズル２０においては、モード支柱８８の前方端部９０は、固定された横軸５２０を中心に相対的に回転するように、ヒンジ機構により静止構造物の外側部分６６に旋回可能に連結されている。横軸５２２を中心に相対的に回転するように、モード支柱８８は、その下流側端部９２に隣接した位置で、ヒンジ機構により拡散フラップ２６（拡散フラップ２６の下流側端部２８のわずかに前方）に旋回可能に連結される。モード支柱８８の本体部９６（例えば、シリンダー）に対して進退するように取り付けられた上流側リンク９４（例えば、ピストン）を有することにより、軸５２０と軸５２２との間の長さＬが、伸長、収縮できるように、モード支柱８８は構成されている。上流側リンク９４は、前方／上流側端部９０から延び、モード支柱を静止リング構造物に連結している。下流側の本体部９６は、下流側端部９２まで延び、モード支柱を拡散フラップ２６に連結している。モード支柱の伸縮性は、最大限に伸長した状態と最大限に収縮した状態との間の制限された範囲を有する。
【００１４】
運転中、同期リング６２の長手方向の位置により、公称スロート半径ＲTおよび対応するスロート面積（すなわち、スロットル状態）が決定される。そして、各々の同期リングの位置において、空気力学的な力によって、拡散フラップの内面の角度θに対応するモードを決定する。図１を参照すると、同期リング６２が可動範囲の最前部にあるため、それにより最大の公称スロート面積が形成されている。さらに、図１では、モード支柱８８が、最小の長さＬを有する最大限に収縮した状態つまり最短の状態にあり、空気力学的な力が、拡散フラップを最大のθの状態にする高モードの状態が図示されている。
【００１５】
変化した状態においては、外部フラップ（設置されている場合）および拡散フラップ２６にわたる力の平衡によって、別のθが形成される。例えば、図２では、モード支柱が最大限に伸長した、最大面積で最小のθ（低モード）の状態が図示されている。
【００１６】
所定の公称スロート（ジェット）面積に対して高モードと低モードとの間で移行する間に、軸５０２，５１２は、僅かに動く。瞬間的なスロートの正確な位置は、表面部分４０に沿って僅かに動き、これにより、僅かなスロート半径の変化や、僅かな長手方向のスロート位置変化を伴う場合もあることは明らかである。
【００１７】
有利なことに、スロート面積の状態の範囲が、所望の性能特性に効果的に対応することができるように、作動連結機構部およびフラップの幾何学的形状が選択される。例示的な性能特性は、最小スロート半径の約１５０％（例えば、１４０％を超える）の最大スロート半径を含む。同様に、モード支柱およびその取付部は、所望のモード範囲を付与するように構成されている。例示的なモード範囲は、−５°〜５°の間の最小θおよび１０°〜２５°の間の最大θを含む。そのような範囲は、すべてのスロート面積に対して有利に付与され得る。
【００１８】
前述の機構では、スロート状態の一つに対するθの範囲が選択されると、別のスロート状態における範囲が決定される。しかし、スロート状態が異なっている場合には、範囲は必ずしも同じである必要はない。さらに、異なったスロート状態に対し、θの許容範囲を決定するのに、柔軟性が望まれることもある。例えば、基本的なフラップシステムの他のすべてのパラメータが一定である場合に、異なったスロート状態に対し、支柱の効果的な異なった伸縮範囲（すなわち、異なった最大の長さや最小の長さ）を有することが望ましいことがある。これは、より複雑なモード支柱システムにより達成される。
【００１９】
実施態様の一グループにおいては、中間のスロート状態における低モードの出口角度θを減少させることが望ましい。図３は、スロート（ジェット）面積（Ｘ軸）と、“出口面積／ジェット面積”の比（Ｙ軸）との概略的なグラフを図示している。曲線５５０は、例示的な基準となるノズル２０の高モードでの比を示している。曲線５５２は、低モードでの比を示している。これらの両曲線は、最小ジェット面積状態と最大ジェット面積状態との中間に頂点を有する。低モードでの比が、（曲線５５０，５５２の一方または両方に比べ）ジェット面積に対する感度がより低くなるように、ノズルを構成することが有利である。曲線５５４は、そのような可能性の一つを示している。上記のように変更させることは、以下で論じるように、あるいは他の機構によって達成される。しかし、他の変更が、別法として、あるいは付加的に達成される。曲線５５２に沿った低モードの中間スロート状態においては、拡散フラップは、かなりの空気力学的な力の影響を受けやすく、それにより、フラップがエンジンの中心線に向かって引き寄せられるとともに、出口角度が減少する傾向がある。これらの力に抵抗することで、モード支柱および他の機械部品に応力が生じる。（例えば、曲線５５４まで、または曲線５５４に向かって）曲線５５２より下側にすることにより、力の大きさが減少し、あるいは実質的に排除される。これにより、負荷および疲労が減少し、より高い信頼性をもたらされ、機械の軽量化が見込まれる。また、これにより、空気力学的な損失が減少し、推力が増加する。
【００２０】
図４には、基準のノズル２０を再製造または再構成して形成されたノズル１２０が図示されている。例示的なノズル１２０では、ノズル２０の多くの構成部品が、そのまま残されているか、または僅かな変更を加えて残されている。別の実施態様においては、より大幅な変更がなされてもよい。したがって、同様の部品または実質的に同様の部品を同じ符号で示しているが、簡略化のため、全ての符号については再表示していない。ノズル１２０は、モード支柱アッセンブリ１２２を備える。このアッセンブリ１２２では、軸５２０におけるリングの外側後方部分６６および軸５２２におけるフラップ２６に対応する同様の連結機構部が用いられている。例示的なアッセンブリ１２２は、第１の伸縮性支柱アッセンブリ１２４と、第２の伸縮性アッセンブリ１２６と、を備える。例示的な第１のアッセンブリ１２４は、第１の（近接の上方／上流側）伸縮部材１２８（例えば、シリンダー）および第２の（遠位の後方／下流側）伸縮部材１３０（例えば、ピストン）を備える。これらの部材１２８，１３０は、前述した基準のノズル２０のモード支柱８８と同様の方法で、それぞれ軸５２０，５２２に旋回可能に取り付けられている。
【００２１】
しかし、支柱アッセンブリ１２４の最小の長さおよび最大の長さの一方または両方が、基準のノズル２０の支柱８８と異なっていてもよい。アッセンブリ１２４の全般的な構造の細部は、モード支柱８８と同様であってもよい。例示的な実施態様において、前述の低モードでの減少した感度を実現するため、最大の長さが、基準のノズル２０よりも長く、それにより、より小さい出口角度θとなる。運転中、第１のアッセンブリ１２４が最大の長さの状態に決して達しないように、長さを設定してもよい。したがって、第１のアッセンブリ１２４は、圧縮側に限って関係し、伸長側は関係していない。第２のアッセンブリ１２６の伸長により、低モードに対応することができる。
【００２２】
例示的な第２のアッセンブリ１２６は、中間部材１４２（例えば、シリンダー）とともに、相対的に伸長かつ収縮可能な後方／下流側部材１４０（例えば、ピストン）を備える。
下流側部材１４０および中間部材１４２の組み合わせの全般的な構造の細部は、モード支柱８８と同様であってもよい。部材１４０の後方／下流側端部は、軸５２２を中心に回転するように、フラップ２６に旋回可能に連結される。しかし、上流側の部材１４２は、近接リンク１４４を介して、間接的に静止構造物に連結される。例示的な近接リンク１４４は、部材１４０と部材１４２とを組み合わせたものよりも、実質的に短い。軸５２０と一致する軸、または軸５２０に近い軸を中心に回転するように、静止構造物に旋回可能に連結された前方端部を、近接リンク１４４は備える。軸５３０を中心に相対的に回転するように、部材１４２の前方端部に旋回可能に連結された後方／遠位端部を、リンク１４４は備える。部材１４２は、また、ガイドリンク１５０を介して静止構造物に連結される。軸５０４と一致するか、あるいは軸５０４に近い軸５３２を中心に回転するように、静止構造物に連結される第１の端部を、ガイドリンク１５０は有する。別の実施例では、ガイドリンク１５０の第１の端部は、同様に回転するように、ベルクランク７２に連結されていてもよい。軸５３０から間隔を隔てた軸５３４を中心に回転するように、中間部材１４２に連結された第２の端部を、ガイドリンク１５０は有する。近接リンクおよびガイドリンクの構造の細部は、他のリンクと同様であってもよい。
【００２３】
軸５２２と軸５３０との間の長さＬ2が、伸長および収縮の少なくとも一方で制限されるように、アッセンブリ１２６は形成される。例示的な実施態様においては、アッセンブリ１２６は、部材１４０，１４２により得られる最小の低モードの角度を制限するように、引張側に作用する。したがって、最大のＬ2は、パラメータとして関係するが、最小のＬ2は、通常の用途においては、関係しない。
【００２４】
例示的な実施態様においては、各支柱のアッセンブリ１２４およびアッセンブリ１２６の一方は、中央に位置していてもよい。ねじれに対する安定性をもたらすように、アッセンブリ１２４または１２６の一方のアッセンブリの両側に、残りのアッセンブリが２つ位置していてもよい。例えば、図５では、中央に位置する１つの第２のアッセンブリ１２６と、その両側に位置する２つの第１のアッセンブリ１２４と、が図示されている。図４および図５では、最大スロートで、高モード状態のノズル１２０が図示されている。この状態においては、支柱アッセンブリ１２４は、最小の長さで、底部に達している（概略的に示されたピストン１３０上のストッパ１６０が、シリンダー１２８の端部１６２に係合する）。例示的な実施例においては、ピストン１４０は、シリンダー１４２に対して、中間の状態にある（例えば、シリンダー１４２のスロット１６８に沿った移動範囲の中間位置に、ピストンストッパ１６６が、概略的に示されている）。例示的なストッパ構造は、単に図説するためのものである。
【００２５】
図６および図７では、最大スロートで、低モード状態のノズルが図示されている。この状態においては、ピストン１４０は、シリンダー１４２に対して最大の伸長状態に達しており、そのため、ストッパ１６６が、スロット１６８の遠位端部に係合している。第１アッセンブリ１２４のピストン／シリンダーの組み合わせは、中間の状態にあり、完全に圧縮／収縮した状態ではない。スロート（ジェット）面積および出口面積は、角度θとともに、この状態における基準のノズル１２０と実質的に同じであってもよい。
【００２６】
図８では、同期リング６２が可動範囲の最も後方／下流側の位置に移動し、最小の公称スロート面積／半径状態が形成されたノズルが図示されている。具体的には、図８および図９では、上記のような高モード状態の最小スロートが図示されている。図９では、最大限に収縮した（底部に達した）状態にある第１の支柱アッセンブリ１２４が図示されている。第２の支柱アッセンブリ１２６は、中間の状態にある。図４の最大スロート状態からの移行においては、圧縮に基づいたガイドリンク１５０の動きは、アッセンブリ１２６の部材１４２の支点として機能し、この部材１４２を近接リンク１４４に対し、中立点を超えて旋回させる。ジェット面積および出口面積ならびに対応する出口角度は、同じ状態にある基準のノズルと同様であってもよい。
【００２７】
図１０および図１１では、低モードで、最小スロート面積／半径状態のノズル１２０が図示されている。第２のアッセンブリ１２６は、最大限に伸長した状態にある。第１のアッセンブリ１２４は、中間の状態にある。ジェット面積および出口面積ならびに対応する出口の角度は、同じ状態の基準のノズルと同様であってもよい。
【００２８】
図１２および図１３では、中間のスロート面積で、低モード状態のノズル１２０が図示されている。この状態においては、ガイドリンク１５０が機能して、近接リンク１４４が、部材１４０，１４２と、より直線に近い状態になるように維持される（例えば、角度αは、最大および最小スロート状態にあるよりも１８０°に近い）。このようなアライメントにより、第２の支柱アッセンブリ１２６が、軸５２０と軸５２２との間の最大の長さＬを、基準ノズルの長さＬよりも長く、維持する。したがって、低モードの角度θは、面積比と同様に、この状態における基準ノズルの角度θよりも小さい。中間のスロート状態であるが高モードである場合においては、アッセンブリ１２４は、圧縮され、基準のノズルのモード支柱と同様の方法で作動し得る。
【００２９】
低モードの運転において、スロート状態が変わる間、拡散フラップの関節動作は、基準のノズルと異なっていてもよい。基準のノズルにおいては、軸５２２は、軸５２０を中心に旋回する。ノズル１２０は、この制約にはとらわれない。拡散フラップの関節動作が別のものとなるように、幾何学的形状を選択してもよい。例えば、他の場合では達成できないある位置の（固定された、あるいは移動する）仮想のヒンジ軸５５０を中心に、軸５２２が回転するような動きとすることができる。低モードにおいては、軸５５０と軸５２２との間に短いモード支柱が存在するかのような効果がある。しかし、高モードでは、軸５２０が、ヒンジ軸のままとなる。例示的な軸５５０は、実質的に軸５２０の下流側および半径方向内側に図示されている。（異なった方向および異なった程度などの）他の移動も可能であるが、例示的な移動は、軸５２０に比較して、軸５２２の低モード、最大スロート／半径状態（図６参照）により近い状態に軸５５０を設置する。その状態においては、例示的な長手方向位置は、また、軸５２０よりも軸５２２により近いが、ほぼ中間にある。図１０の低モード、最小スロート状態においては、半径の位置は、ほぼ中間にある（かつ軸５２０の位置により近くてもよい）が、長手方向の位置は、軸５２２の位置により近い。
【００３０】
本発明のノズルは、従来のノズルの再設計品として設計してもよいし、既存の環境に合わせて（例えば、従来のノズルの部品交換用として）設計してもよい。例えば、図示されたノズルは、ベルクランクが、拡散フラップではなく、収縮フラップ（または、収縮フラップと拡散フラップとの間のヒンジ部分）に接続された概ね同様のノズルの代替品として形成され得る。再設計することは、同期リングおよびベルクランクを含む連結機構部の潜在的な部分を保つことができる。スロート面積およびフラップの角度の正確な範囲を維持しなければならない場合は、小さい幾何学的な調整が要求される場合があるが、再設計することは、また、外部フラップおよびモード支柱の基本的な細部を保つことができる。
【００３１】
本発明の１つまたは複数の実施例の説明がなされた。それにもかかわらず、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、種々の変更がなされることを理解されたい。例えば、従来のノズルの再設計品として実施される場合、従来のノズルの種々の細部は、必要性または便宜上維持される。さらに、軸対称のノズルに加え非軸対称のノズル、ならびに非偏向ノズルに加え偏向ノズルに、本発明の原理を適用してもよい。したがって、他の実施例は、上記の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の状態の基準タービンエンジンノズルの長手方向にわたる断面図。
【図２】第２の状態の図１のノズルの長手方向にわたる断面図。
【図３】図１のノズルおよび再設計されたノズルのジェット面積と、“出口面積／スロート（ジェット）面積”比とのグラフ。
【図４】第１の状態の再設計されたノズルの長手方向にわたる概略的部分断面図。
【図５】図４のノズルのモード支柱アッセンブリの部分的概略図。
【図６】第２の状態のノズルの長手方向にわたる概略的部分断面図。
【図７】図６のノズルのモード支柱アッセンブリの部分的概略図。
【図８】第３の状態の図４のノズルの長手方向にわたる概略的部分断面図。
【図９】図８のノズルのモード支柱アッセンブリの部分的概略図。
【図１０】第４の状態の図４のノズルの長手方向にわたる概略的部分断面図。
【図１１】図１０のノズルのモード支柱アッセンブリの部分的概略図。
【図１２】第５の状態の図４のノズルの長手方向にわたる概略的部分断面図。
【図１３】図１２のノズルのモード支柱アッセンブリの部分的概略図。
【図１】
2006189032.tif 000003
【図２】
2006189032.tif 000004
【図３】
2006189032.tif 000005
【図４】
2006189032.tif 000006
【図５】
2006189032.tif 000007
【図６】
2006189032.tif 000008
【図７】
2006189032.tif 000009
【図８】
2006189032.tif 000010
【図９】
2006189032.tif 000011
【図１０】
2006189032.tif 000012
【図１１】
2006189032.tif 000013
【図１２】
2006189032.tif 000014
【図１３】
2006189032.tif 000015